Внисходящем канале последовательность размещения данных в области данных выглядит следующим образом (рис. 2.5, а). Сначала данные на передачу разбиваются на блоки такого размера, чтобы полностью поместиться в одном слоте, далее указанные блоки помещаются в слоты области данных последовательно сверху вниз и слева направо до границ области (рис. 2.5, б).
Ввосходящем канале размещение данных в области данных осуществляется в два этапа (рис. 2.5, б). На первом этапе данные на передачу разбиваются на блоки такого размера, чтобы полностью поместиться в одном слоте, далее выбираются слоты, в которых будут передаваться данные.
Слоты выбираются последовательно слева направо до границы зоны (п. 2.2.2) и сверху вниз (на рис. 2.5, б — горизонтальные стрелки в области данных), при этом пропускаются слоты, в которых размещены блоки данных с идентификаторами UIUC = 0, 11 (значение поля Type равно 8, 12, 13). На втором шаге блоки данных помещаются в выбранные слоты сверху вниз и слева направо (на рис. 2.5, б — вертикальные стрелки в области данных), также как и в нисходящем канале.
На рис. 2.5 по оси абсцисс отложены номера OFDMA-символов, а по оси ординат — номера логических подканалов.
Частотно-временные ресурсы для пакетов должны выделяться таким образом, чтобы образуемая ими область размещения из подканалов и символов была непрерывной.
В указанных процедурах в частотной области операции осуществляются над логическими каналами до их перенумерации в нисходящем канале и до циклического сдвига в восходящем канале
2.2.2. Структура кадра в режиме временного дуплекса
В стандартах IEEE 802.16е-2005, 2009 предусмотрены временной и частотный методы дуплекса. В лицензируемых диапазонах частот может применяться временное или частотное разделение восходящего и нисходящего каналов (АС могут быть полудуплексными). В нелицензируемых диапазонах частот метод дуплекса только временной. Форумом WiMAX сертифицируется только режим работы сети с временным дуплексом, поэтому в настоящем пособии режим с частотным дуплексом не рассматривается.
74
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
…….... |
|
|
k |
k+1 |
k+2 |
k+3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номера |
0 |
|
FCH |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OFDMA- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
символов |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DL-MAP, |
|
Область данных №3 |
Область |
|
|
|
Область данных №3 |
|||
|
|
|
|
UL-MAP – |
|
|
данных |
|
|
|
Область |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№6 |
№8 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
область |
|
|
|
|
данных |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Каналы для |
|
|
|
||
|
|
|
|
данных |
|
|
|
|
|
№1 |
|
|
|
|
.…… |
Преамбула |
данных |
|
|
|
№7 |
|
|
полосы частот, |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
№1 |
|
|
|
Область |
|
подключения |
|
|
|
|
|
|
DL-MAP – |
|
|
Область данных №4 |
Область |
|
к сети, |
Область данных №4 |
|||||
|
|
|
|
|
данных |
|
||||||||
|
|
область |
|
|
|
|
данных |
|
запросов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№10 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№1 |
|
|
|
|
|
|
|
ACK |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№9 |
|
|
|
|
Область |
|
|
|
|
|
Область данных №2 Область данных №5 |
|
|
Область данных №2 |
данных |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№5 |
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зона PUSC (обязательная) |
|
Зона FUSC |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Нисходящий канал |
|
|
TTG |
Восходящий канал. Зона PUSC. |
RTG |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Номера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
логических |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
подканалов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.6. Схематическое изображение структуры кадра WiMAX IEEE 802.16е-2005, 2009
75
В режиме временного дуплекса каждый кадр состоит из подкадра базовой станции (нисходящий канал) и подкадра абонентских станций (восходящий канал). Каждый кадр начинается с преамбулы, после которой следуют пакеты данных от БС к АС и пакеты данных от АС к БС. Нисходящий и восходящий подкадры разделяются временным интервалом TTG. В конце каждого кадра вставляется временной интервал RTG.
Структура кадра WiMAX IEEE 802.16е-2005 схематически изображена на рис. 2.6.
В первых четырех логических подканалах первых двух OFDMAсимволов, следующих за преамбулой, передается специальное служебное сообщение FCH (Frame Control Header), в котором содержится поле DL_Frame Prefix (в этом поле указываются используемые группы подканалов в режиме PUSC, длина служебного сообщения DL-MAP — карта канала вниз, служебное сообщение МАС-уровня, в котором указываются моменты начала передачи данных для АС — и способ помехоустойчивого кодирования сообщения DL-MAP).
Изменение схемы модуляции и/или помехоустойчивого кодирования может происходить только от слота к слоту во временной области и от логического подканала к логическому подканалу в частотной. Внутри слота схемы модуляции и кодирования не меняются.
Подкадр восходящего канала содержит сервисные подканалы, предназначенные для передачи к БС небольших служебных сообщений, требующих немедленной доставки. В частности, через этот канал передаются сообщения HARQ, а также периодические запросы от АС на выделение ЧВР восходящего канала и подключение к сети. С помощью сервисного канала происходит подключение абонентских станций к сети и их передача от одной БС к другой при выходе пользователя за пределы действия соты. Все запросы представляют собой 144-разрядные CDMA коды, передаваемые посредством ФМ-2. В результате для передачи одного такого кода достаточно шести подканалов. Сам код формируется в генераторе ПСП — 15разрядном сдвиговом регистре с задающим полиномом x15 + x7 + x4 + x1 + 1.
Каждый кадр WiMAX в частотной области может делиться на сегменты, а во временной — на зоны (рис. 2.7 и 2.8).
Зоны отличаются друг от друга способом формирования логических подканалов. Различают зоны PUSC, FUSC, TUSC1,2 AMC, существуют
76
также модификации этих зон при их совместном использовании с про- странственно-временным кодированием, а также в зависимости от направления передачи данных. Применение зон повышает эффективность работы БС с различными типами пользователей. Например, абонентам, передвигающимся с высокой скоростью недалеко от БС, и медленным мобильным станциям на границе соты выделяются области данных в различных зонах. Границы зон указываются в сообщении DL-MAP в поле Zone_switch_IE. Максимальное количество зон в нисходящей части кадра равно восьми.
Подкадр нисходящего канала |
Подкадр восходящего |
||
|
канала |
|
|
|
|
||
Преамбула |
FCH |
-MAP (IDcell X) |
PUSC |
(IDcell X) |
PUSC |
(IDcell Y) |
FUSC |
(IDcell Z) |
FUSC |
(IDcell 0) |
Optional |
FUSC |
AMC |
PUSC |
Optional |
PUSC |
|
|
DL |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.7. Зональная структура кадра WiMAX. Пунктиром обозначены необязательные зоны
Кадр WiMAX
Преамбула
FCH |
UL-MAP |
Segment 0 |
|
DL-MAP |
|||
|
BSID №1 |
||
|
|||
|
|
|
|
FCH |
UL-MAP |
Segment 1 |
|
DL-MAP |
|||
|
BSID №2 |
||
|
|||
|
|
|
|
FCH |
UL-MAP |
Segment 2 |
|
DL-MAP |
|||
|
BSID №3 |
||
|
|||
|
|
|
Segment 0
BSID №1
Segment 1
BSID №2
Segment 2
BSID №3
Нисходящий канал |
Восходящий канал |
Рис. 2.8. Назначение сегментов кадра WiMAX трем разным БС
77
В частотной области кадр WiMAX может разделяться на сегменты. При формировании сегментов поднесущие группируются в логические подканалы, подканалы в свою очередь объединяются в группы, которые далее назначаются различным сегментам. Каждому сегменту может назначаться отдельный экземпляр МАС-уровня различных БС для реализации WiMAX сети в одной полосе частот (на основе одной несущей) (рис 2.8 и
2.9).
|
|
f, s1 |
|
|
|
|
|
|
f, s1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f, s2 |
|
|
|
|
|
|
f |
f, s2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
f, s1 |
|
f, s3 |
|
f, s1 |
|
f, s1 |
|
f, s3 |
|
f, s1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
f, s2 |
|
|
f, s2 |
|
f |
f, s2 |
|
|
f |
f, s2 |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
f, s3 |
|
f, s1 |
|
f, s3 |
|
f, s3 |
|
f, s1 |
|
f, s3 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
f, s2 |
|
|
|
|
|
|
f |
f, s2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
f, s1 |
|
f, s3 |
|
f, s1 |
|
f, s1 |
|
f, s3 |
|
f, s1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
f, s2 |
|
|
f, s2 |
|
f |
f, s2 |
|
|
f |
f, s2 |
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
f, s3 |
|
f, s1 |
|
f, s3 |
|
f, s3 |
|
f, s1 |
|
f, s3 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
f, s2 |
|
|
|
|
|
|
f |
f, s2 |
|
|||
|
|
f, s3 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
f, s3 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
а) б)
Рис. 2.9. Пример частотного плана сети WiMAX, построенной на основе сегментов: а) — каждому сектору назначается сегмент;
б) — каждому сегменту назначается сегмент, но на расстояниях от БС, на которых невозможна интерференция с сигналами от соседних БС, сегменты не применяются
На рис 2.9 представлены схемы сети WiMAX, использующей сегменты для повышения емкости и снижения затрат на полосу занимаемых частот. В обоих вариантах сети соседние БС работают в одном и том же диапазоне частот, но за счет использования в различных секторах не перекрывающихся по частоте сегментов межстанционные помехи отсутствуют. Во втором способе построения сети для повышения емкости и увеличения
78